甲壳素的由来.pdfVIP

甲壳素的由来

甲壳素(Chitin)又名甲壳质，壳多糖，壳蛋白，是法国科学家布拉

克诺(Braconno)1811年首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维

的六碳糖聚合体，把它命名为Fungine（蕈素）。1823年，法国

科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物外壳中也提取了这种物质，并命

名为chitoin（几丁质），chitoin希腊语原意为“外壳”、“信封”

的意思。

1.1甲壳素的分布

自然界中，甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞，节肢动

物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳、贝类、软体动物（如鱿鱼、乌贼）

的外壳和软骨，高等植物的细胞壁等，其每年生物合成的资源量高

达100亿吨，是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源，其中

海洋生物的生成量在10亿吨以上，可以说是一种用之不竭的生物

资源。由于水圈（海洋、湖泊、江河）、岩石圈（陆地和海底）、

生物圈（动植物）和气圈中的甲壳素酶、溶菌酶、壳聚糖酶等将其

完全生物降解，参与生态体系的碳和氮循环，对地球生态环境起着

重要的调控协同作用。

2.甲壳素的化学结构

经结构分析，甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚

合物，属于直链氨基多糖，学名为[(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-

葡萄糖]，分子式为(CHNO)n，单体之间以β(1→4)甙键连接，

8135

分子量一般在10左右，理论含氮量6.9%。其分子结构特点为：

6

氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上，侧基团“挂”在这

些环上。甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似

（见图1），所不同的是，若把组成纤维素的单个分子——葡萄糖

分子第二个碳原子上的羟基(OH)换成乙酰氨基(NHCOH)，这样纤

3

维素就变成了甲壳素，从这个意义上讲，甲壳素可以说是动物性纤

维。

纤维素甲壳

素壳聚糖

图1

1.3甲壳素的化学性质

甲壳素有α，β，γ三种晶型。α

——甲壳素的存在最丰富，

也最稳定。由于大分子间强的氢键作用，导致甲壳素成为保护生物

的一种结构物质，结晶构造坚固，一般不熔化，也不溶于一般的有

机溶剂和酸碱，化学性质非常稳定，应用有限。甲壳素若脱去分子

中的乙酰氨基就可以转化为可溶性甲壳素（chitosan）,或称壳聚糖

（壳聚胺、几丁聚糖）。这时它的溶解性大为改善，因而其应用范

围也就变得十分广阔，在工业、农业、医药、化妆品、环境保护、

水处理等领域有极其广泛的用途。

1.4甲壳素的提取

自然界中的甲壳素大多总是和不溶于水的无机盐及蛋白质紧密结

合在一起。人们为了获取甲壳素，往往将甲壳动物的外壳通过化学

法或微生物法来制备。当前，工业化生产常采用化学法，经过酸碱

处理，脱去钙盐和蛋白质，然后用强碱在加热条件下脱去乙酰基就

可得到应用十分广泛的可溶性甲壳素（壳聚糖）。目前，国内外常

从废弃的虾、蟹壳中提取甲壳素。虾蟹壳中甲壳素含量为20~30%，

无机物（碳酸钙为主）含量为40%，其他有机物（主要是蛋白质）

含量为30%左右。我国是甲壳素资源大国。单浙江省沿海年产海

虾就达67万吨，按40%废弃物计算可制得甲壳素1万余吨，资源

潜力巨大